CN112753165B - 用于检测锁定或解锁机动车辆开启部件的意图的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于检测使用者锁定或解锁机动车辆开启部件的意图的检测装置（4），该装置（4）集成在把手（1）中，该装置（4）包括：•感应传感器，其包括至少由线圈（7）和主电容器（C1、C2）组成的LC谐振电路（9）；•把手的靶（8）；•微控制器（6），其具有用于测量LC谐振电路（9）的谐振频率（FRM）的部件（13）；•用于调节LC谐振电路（9）的总电容值（Ctotal）的调节装置，该调节装置为LC谐振电路（9）提供至少两个不同的总电容值。

Description

用于检测锁定或解锁机动车辆开启部件的意图的装置和方法
技术领域
本发明是关于机动车的领域，并且广泛地说关于车辆的领域，并且涉及用于检测使用者锁定或解锁机动车辆的开启部件（ouvrant）的意图的装置和方法，该装置集成在开启部件的把手中。
背景技术
诸如车门把手之类的车辆开启部件的把手可以配备有用于检测锁定或解锁意图的装置，以便将使得能够操控车辆的打开或关闭的信息传送到用于控制车辆的锁的构件。这些检测装置是实施车辆中常用的各种锁定系统所必需的，如“免提式”系统、带有可展开把手的系统、或电动辅助系统。
“免提式”系统检测由使用者携带的“免提式”远程进入操控电子徽章（badge）在车辆附近的存在。检测到该徽章、同时检测到锁定或解锁意图分别触发车辆的开启部件的锁定或解锁。
带有可展开把手的系统实施这样的把手：其与车身表面齐平以完全结合到车辆线条中。在此，检测到锁定或解锁意图触发这样的机构：其通过展开把手来激活把手，使得把手从车身突出出来，于是能够被使用者用手握住。
电动辅助系统实施这样的车辆开启部件：其打开或关闭移动是机械化的。在此，检测到锁定或解锁意图不仅触发开启部件的锁定或解锁，而且还触发所考虑的开启部件的关闭或打开移动。
上面作为示例列出的系统需要可靠、准确且避免错误检测的用于检测锁定或解锁意图的装置。
专利申请FR3044037描述了一种用于检测锁定或解锁意图的装置，该装置尤其包括感应传感器以提高检测可靠性。该检测装置包括：
• 感应传感器，其包括由线圈和一个或两个电容器组成的LC谐振电路；
• 位于线圈对面的把手的靶（cible），该靶能够在使用者按压把手的作用下从休息位置向移位位置移位，线圈和把手的靶之间的距离在休息位置和移位位置之间改变；
• 微控制器，其具有用于测量LC谐振电路的谐振频率的部件。
本发明的目的是改进现有技术中的具有感应传感器的用于检测锁定或解锁意图的装置，这是通过提出其检测可靠性得到进一步改进的这样的装置。
发明内容
为此，本发明是针对一种用于检测使用者锁定或解锁机动车辆开启部件的意图的装置，该装置集成在把手中，该装置包括：
• 感应传感器，其包括至少由线圈和主电容器组成的LC谐振电路；
• 位于线圈对面的把手的靶，该靶能够在使用者按压把手的作用下从休息位置向移位位置移位，线圈和把手的靶之间的距离在休息位置和移位位置之间改变；
• 微控制器，其具有用于测量LC谐振电路的谐振频率的部件。
该装置还包括用于调节LC谐振电路的总电容值的调节装置，该调节装置为LC谐振电路提供至少两个不同的总电容值。
这样的装置使得能够调制LC谐振电路的电容值，以使其与外部物理约束适配，所述外部物理约束尤其改变了把手的靶的位置。这些物理约束例如是机械构造公差和离散，这些机械构造公差和离散导致把手的靶相对于线圈的准确位置的不确定性。物理约束的另一示例是温度，温度会导致构成把手的零件热胀冷缩，从而可能会使把手的靶与线圈之间的距离变化，这还可能使电子组件的值变化。
LC电路的电容值的调制导致该电路的谐振频率改变，从而使得微控制器能够以最优谐振频率工作。
本发明的另一主题是针对一种如上所述的检测装置的校准方法，致动调节装置以改变LC谐振电路的总电容的步骤。
这样的校准方法使得能够适配LC电路的电容值，使得LC电路的谐振频率尤其对于所使用的微控制器和在校准时施加的实际物理约束而言是最优的。
根据一个优选特征，该方法包括以下步骤：
• 针对调节装置提供的LC谐振电路的每个总电容值执行谐振频率测量；
• 识别在微控制器的饱和区域中的测得谐振频率值，这些谐振频率值基本相等并且对应于微控制器的饱和频率；
• 识别在微控制器的饱和区域之外的第一个测得谐振频率值，并且识别调节装置的对应的最优配置；
• 将所述最优配置应用于调节装置，以使LC谐振电路具有与在微控制器的饱和区域之外的所述第一个测得谐振频率值相对应的谐振频率。
该方法使得能够将LC电路的谐振频率精确地置于最优值，该最优值是在所使用的微控制器饱和之前的谐振频率的最大值。
从而获得了用于检测锁定或解锁意图的装置的最大灵敏度。该最大灵敏度使得能够精细地调整装置的检测阈值，装置于是表现出改进的检测可靠性。
检测装置可以单独或组合地包括以下附加特征：
• 调节装置包括至少一个调节电容器以及位于微控制器中的用于关联调节电容器与主电容器的关联（association）部件，这些关联部件可在中性位置与调节位置之间移动，在中性位置中，断开调节电容器，LC谐振电路于是具有第一总电容值，在调节位置中，将调节电容器与主电容器接通，LC谐振电路于是具有第二总电容值；该接通可以例如包括将调节电容器与主电容器串联或并联；
• 调节装置包括三到五个调节电容器和对应的关联部件；
• 微控制器包括用于测量LC谐振电路的谐振频率的频率测量输入；
• 关联部件包括开关，该开关被适配成断开对应的调节电容器或将该调节电容器接地；调节电容器的断开以及其接地可通过将电容器的单个端子断开或接地、而另一端子保持永久地连接到LC谐振电路来实现；
• LC谐振电路包括两个主电容器，它们一方面连接到LC谐振电路并且另一方面接地。
检测装置的校准方法可以单独或组合地包括以下附加特征：
• 其包括存储微控制器的饱和频率的步骤；
• 该校准方法在LC谐振电路的谐振频率与微控制器的饱和频率相差小于预定值的值时实施；
• 在识别在微控制器的饱和区域之外的第一个测得谐振频率值的步骤中，以预定的安全余量来识别该第一个频率值；
• 该方法在检测装置通电时实施，无论是仅在首次通电时还是在每次通电时；
• 该方法在自该方法上次实施以来温度变化超过预定极限时实施；
• 该方法按预定周期周期性地实施。
附图说明
现在将参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：
- 图1示意性地示出了车辆的开启部件的把手，其包括根据本发明的检测装置；
- 图2是图1的检测装置的一部分的电路图；
- 图3是曲线图，其表示在固定时间内由微控制器测得的振荡数量的测量随LC电路的实际谐振频率的演变；
- 图4是示出根据本发明的校准方法的图示；
- 图5和图6是曲线图，其分别针对方法的两个实施变型示出了在校准方法期间由微控制器测得的频率。
具体实施方式
图1示意性地示出了配备有根据本发明的检测装置4的机动车辆把手1。该把手1例如可以是车门把手或车辆后备箱的把手、或者是车辆的任何其他开启部件的把手。该把手1固定至车辆的车身2。
把手1包括按压区域3，使用者在按压区域3上按压以示意他们锁定或解锁开启部件的意图。
用于检测锁定或解锁意图的检测装置4安装在把手1的内部。检测装置4包括印刷电路5，其上安装有微控制器6和线圈7。示意性地以截面示出了位于把手1中的这些元件。线圈7例如由螺旋卷绕在印刷电路5上、在印刷电路5的平面中延伸的铜迹线形成。印刷电路5还包括将其联接至车辆的其余部分（未示出）所需的连接物和线缆，尤其是其电压源以及检测装置4传输与使用者的锁定或解锁意图有关的信息所需的布线。
在把手1中、在按压区域3的表面正下方还安装有把手的靶8。可以通过任何已知的机械手段来安装靶8，其可以例如插入到设置在把手1内的凹槽中，或者根据另一示例，可以在靶8的周围模制把手1。靶8优选地是非磁性导电金属的平行六面体或圆盘。靶8和印刷电路5安装在把手1中，使得靶8以距离D布置在线圈7对面。在图1中，靶8处于休息位置，没有把手1的应力。
当使用者例如用其拇指在按压区域3上施加压力时，把手1在按压区域3的部位中弹性形变，导致靶8在线圈7的方向上略微移位，靶8于是置于称为“移位位置”的位置中。因此，按压区域3上的压力导致距离D在休息位置和移位位置之间变化，并且该距离变化将由装置4检测到。当检测到约0.1毫米的距离D的变化时，使得所述检测装置4检测到锁定或解锁的意图。
图2是示出安装在图1的检测装置4的印刷电路5上的元件的电路图。
装置4是具有感应传感器的检测装置。于是，微控制器6以已知的方式连接到LC谐振电路9。该LC谐振电路9常规地由线圈7、两个主电容器C1和C2、以及反相门10（非型逻辑门）构成，从而使得能够引起并维持LC电路9的谐振。主电容器C1联接在地线和LC电路9的第一支路11之间，该第一支路11在线圈7和反相门10之间延伸。主电容器C2联接在LC电路9的第二支路12与地线之间，该第二支路12也在线圈7和反相门10之间延伸。
微控制器包括连接到LC电路9的频率测量输入13，其使得能够测量LC电路9的振荡频率。常规地，微控制器6包括振荡器（未示出）。微控制器还可以具有切断（或不切断）到反相门的馈电的常见功能，从而使得能够在两次振荡频率测量之间停止LC电路的振荡，以降低消耗。
原则上，微控制器6以已知的方式对在频率测量输入13处发生的每单位时间振荡数量进行计数，从而确定LC电路9的谐振频率。测量LC电路9的谐振频率使得能够检测由靶8相对于线圈7的移动引起的该频率的变化。LC谐振电路9构成感应传感器。
检测装置4还包括用于调节LC电路9的电容值的调节装置。在本示例中，该调节装置包括两个调节电容器CT1和CT2以及使得能够将调节电容器CT1、CT2关联到主电容器C1、C2的各自的关联部件14、15。调节电容器CT1一方面连接到第一支路11，并且另一方面连接到对应的关联部件14。调节电容器CT2一方面连接到第二支路12，并且另一方面连接到对应的关联部件15。
关联部件14、15位于微控制器6中，并且根据图2中示意性地示出的，这些关联部件14、15能够断开调节电容器CT1、CT2中的每一个或者能够将其每一个都接地。在本示例中，关联部件14、15能够断开调节电容器CT1、CT2中的每一个的端子或能够将该端子接地。关联部件14、15可在中性位置与调节位置之间移动，在中性位置中，断开对应的调节电容器，在调节位置中，将对应的调节电容器接地，该调解电容器于是与对应的主电容器接通（此处为并联）。
虚线所示的电容器CT3与稍后将描述的变型有关。
当关联部件14、15从电路断开调节电容器CT1、CT2时，检测装置4的行为与现有技术的具有感应传感器的检测装置的行为相同。于是，LC电路9将以其固有的谐振频率FR振荡，谐振频率FR的值为：
其中：
L=线圈7的电感值；并且
Ctotal=LC电路9的总电容值。
在图2的示例中，调节电容器CT1、CT2在电路外部。其端子之一总是连接到电路9，但是由于其另一端子断开，因此它们不起作用。因此，LC电路9的总电容Ctotal具有以下值：
。
为了简化本描述，C1和C2同时表示主电容器及其电容值。
LC电路9的谐振频率FR因此尤其取决于电容值Ctotal，可以通过改变该值Ctotal来改变谐振频率FR。调节装置的作用是改变该值Ctotal以影响LC电路9的谐振频率的值。
根据图2所示的配置，如果操控关联部件14、15以将两个调节电容器CT1、CT2接地，则这些调节电容器CT1、CT2于是构成了LC电路9的一部分。值Ctotal于是将如下所示：
。
在具有两个调节电容器CT1、CT2的本示例中，根据关联部件14、15的配置，针对LC电路9的谐振频率可以获得四个不同的值。因此，对应于四个Ctotal值的四种可能配置如下：
• 关联部件14和15断开调节电容器CT1和CT2与地：
• 关联部件14将电容器CT1接地，而关联部件15断开电容器CT2：
• 关联部件14断开电容器CT1，而关联部件15将电容器CT2接地：
• 关联部件14和15将调节电容器CT1和CT2接地：
。
对于Ctotal的这四个可能值中的每一个，对应于LC电路9所固有的谐振频率FR的一个不同的值。
考虑到所使用的微控制器6的电容，LC电路的谐振频率于是可以被选择为最佳地适配把手1中的机械安装条件。
实际上，把手1内的各种机械安装公差产生尺寸链（chaine de côte），并且因此产生把手的靶8相对于线圈7的精确位置的不确定性。由于检测装置4被提供以检测靶8相对于线圈7的微小移位，因此这些由机械公差以及一般而言由机械游隙以及尤其是因老化导致的机械游隙引起的尺寸链对检测精度产生负面影响。同样，把手1的老化或其在温度作用下的膨胀或收缩也产生靶8和线圈7的相对位置的不确定性。因此，初始距离D（见图1）受到这些随机因素的影响。
检测装置4使得能够从通过一组关联部件14、15和调节电容器CT1、CT2使能的各种可能的谐振频率中选择LC电路9的最合适的谐振频率。
根据一个优选特征，对于给定的机械配置，LC电路9的最合适的谐振频率被选择为刚好低于所使用的微控制器6所特有的饱和极限。
实际上，参考图3，存在极限饱和值LS，超过该极限饱和值LS不再有利于增大LC电路9的谐振频率。图3的曲线示出了微控制器6能够通过其输入13测得的振荡数量N随LC电路9的实际谐振频率的变化。N取决于微控制器的时钟频率。曲线3示出了香农定理，该定理理论化了当问题是以给定的时钟频率对信号进行采样时达到的极限（称为饱和），该采样在超过一定的采样信号频率后大幅降级。然而，在饱和极限LS之前，N随着谐振频率FR线性增大。因而，在饱和极限LS之前，LC电路9的谐振频率越大，N的值越大，这意味着检测装置4的灵敏度越高。然而，如果谐振频率FR增大超过饱和极限LS，则N几乎不再增大，并且失去了灵敏度增益。因此，LC电路9的谐振频率FR的最优选择是恰好低于与该值对应的频率的可用谐振频率FR（在针对FR的不同可能性当中，上述示例中数量为四个）。
LS的值取决于所使用的微控制器6，还取决于靶8相对于线圈7的相对机械定位。因此，LS的该值特定于每种机械配置，并随把手老化、温度条件等而改变。
现在将描述用于校准检测装置4的校准方法的一个示例，该方法使得能够为LC电路9选择最优谐振频率FR。
可以在每次认为适合为LC电路9重新定义最优谐振频率FR时实施该校准方法，例如：
• 在检测装置4首次通电时，并且在必要时在检测装置4每次通电时；
• 在通过输入13测得的LC电路9的谐振频率的值在预定极限以上接近微控制器的饱和频率的情况下（见下面描述的示例）；
• 在自上次校准以来温度变化超过预定极限的情况下；
• 一般而言，在对把手的实体配置进行任何改变之后；
• 按预定周期周期性地。
参考图4的算法，校准方法的第一步E1包括经由输入13对LC电路9的谐振频率进行有效测量FRMi，并且这是针对与LC电路9的电容值Ctotal相对应的每种可能的配置（在前述示例中，数量为4）。根据该示例，获得四个值FRM1、FRM2、FRM3、FRM4。这些值不对应于在LC电路9中出现的实际谐振频率，而是对应于由微控制器6测得的该谐振频率，也就是说考虑到了该微控制器6的由于上述饱和现象而造成的限制。
图5示出了根据其中LC电路9的电容器有四个可能配置的示例的步骤E1中获得的四个值FRMi的示例。根据该方法，针对与四个不同的电容值Ctotal1、Ctotal2、Ctotal3、Ctotal4相对应的LC电路9可能的四个实际谐振频率Ftotal1、Ftotal2、Ftotal3、Ftotal4对LC电路9的谐振频率进行有效测量FRM1、FRM2、FRM3和FRM4。在该示例中，频率Ftotal1、Ftotal2、Ftotal3、Ftotal4以降序示出。
前两个值FRM1和FRM2基本相等，但是对应于这两个配置的LC电路9的实际谐振频率必然不同，因为它们对应于两个不同的Ctotal值。这两个测量FRM1和FRM2基本相等的事实指示这些测量处于微控制器6的饱和区域中。
从频率Ftotal2开始，测得谐振频率FRM开始减小，这指示测得谐振频率值FRM3和FRM4在饱和区域之外。
在图4的算法的步骤E2中，从配置Ctotal1、Ctotal2、Ctotal3、Ctotal4中选择针对LC电路9的电容值的最优值COPT。在本示例中，最优配置为Ctotal3，其对应于频率测量FRM3，其为饱和区域之外的第一个频率测量。因此，这是与刚好在饱和区域下方的LC电路9的谐振频率相对应的电容Ctotal的可能值。
在步骤E3中，记录饱和频率FSAT的值。当多个频率测量FRMi返回基本相同的频率值时，则这是饱和频率FSAT（此处为FRM1和FRM2的值）。饱和频率FSAT的值例如可以用于在LC谐振电路的谐振频率与频率FSAT相差小于预定值的值时再次实施校准方法。换言之，在LC电路的谐振频率过于接近饱和频率FSAT时（由于把手中的物理改变），再次执行校准方法。
然后结束校准，并且接下来检测装置4将以针对LC电路9的电容值COPT的最优配置实施，即针对配置Ctotal3的实施的关联部件14、15的对应布置。
图6示出了检测装置4和相关方法的另一实施例。
根据该变型，检测装置4此次具有八个可能的调节电容器组合，对应于LC电路9的总电容值Ctotal的八个可能性。该配置例如对应于添加了附加调节电容器CT3，其在图2中以虚线示出。该调节电容器CT3关联到对应的关联部件16。电容值Ctotal的八种可能性对应于前述四种可能性加上以下可能性：
• 仅将调节电容器CT3与主电容器C1、C2接通；
• 将调节电容器CT3和调节电容器CT1与主电容器C1、C2接通；
• 将调节电容器CT3和调节电容器CT2与主电容器C1、C2接通；
• 三个调节电容器CT1、CT2、CT3与主电容器C1、C2接通。
图6的曲线图示出了将校准方法应用于具有八个频率可能性FRM1'至FRM8'的这样的检测装置4，类似于图5的曲线图（采用相同的编号加上撇）。如前所述，从饱和区域（测量FRM1'至FRM3'）变为饱和外区域（测量FRM4'至FRM8'）在曲线图上在测量值测量FRM3'至FRM4'之间清晰可见。
图6示出了校准方法的可选的附加特征，其中，在该方法的步骤E2中，在选择最优配置COPT时考虑了安全余量MS。根据图6，所选最优配置不是与紧接在离开饱和区域之后的测量FRM4'相对应的配置，而是与在离开饱和区域减去该预定安全余量之后的测量FRM5'相对应的配置。在图6的示例中，所选最优配置对应于Ftotal5'。
举例来说，在上述配置中，线圈7具有1μH的电感，两个主电容器C1、C2的所得电容值对应于300pF，并且三个调节电容器CT1、CT2、CT3分别具有值10pF、20pF和30pF。微控制器6具有32MHz的时钟频率，由此得出对于该LC电路可能的约5到10MHz的谐振频率。当饱和区域位于8MHz时，安全余量MS例如为50kHz。
在不脱离本发明的范围的情况下，可以实施检测装置4和相关校准方法的其他实施变型。例如，检测装置4可以包括任意数量的调节电容器，其使得能够实现LC电路9的电容值的期望数量的组合。原则上，不需要太多的组合，太多的组合要求动用大量的计算能力来实施校准方法。事实证明，使得能够实现LC电路9的八个可能谐振频率的三个调节电容器是调节电容器数量的不错选择。根据一个优选特征，LC电路9包括三到五个调节电容器。
检测装置也可以耦合到其他传感器，如电容传感器。
该装置可以用在任何类型的车辆开启部件的把手中，尤其是可展开把手。

Claims (10)

1.检测装置(4)的校准方法，检测装置(4)用于检测使用者锁定或解锁机动车辆开启部件的意图，该装置(4)集成在把手(1)中，该装置(4)包括：
·感应传感器，其包括至少由线圈(7)和主电容器(C1、C2)组成的LC谐振电路(9)；
·位于线圈(7)对面的把手的靶(8)，该靶(8)能够在使用者按压把手(1)的作用下从休息位置向移位位置移位，线圈(7)和把手的靶(8)之间的距离(D)在休息位置和移位位置之间改变；
·微控制器(6)，其具有用于测量LC谐振电路(9)的谐振频率(FRM)的部件(13)；
·用于调节LC谐振电路(9)的总电容值(Ctotal)的调节装置，该调节装置为LC谐振电路(9)提供至少两个不同的总电容值，
所述方法的特征在于，其包括以下步骤：
·针对调节装置提供的LC谐振电路(9)的每个总电容值(Ctotal)执行谐振频率测量(FRMi)；
·识别在微控制器(6)的饱和区域中的测得谐振频率值(FRMi)，这些谐振频率值基本相等并且对应于微控制器(6)的饱和频率(FSAT)；
·识别在微控制器(6)的饱和区域之外的第一个测得谐振频率值，并且识别调节装置的对应的最优配置(COPT)；
·将所述最优配置(COPT)应用于调节装置，以使LC谐振电路(9)具有与在微控制器(6)的饱和区域之外的所述第一个测得谐振频率值相对应的谐振频率(FRM)。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，其包括存储微控制器(6)的饱和频率(FSAT)的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该校准方法在LC谐振电路(9)的谐振频率(FRM)与微控制器(6)的饱和频率(FSAT)相差小于预定值的值时实施。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，在识别在微控制器(6)的饱和区域之外的第一个测得谐振频率值的步骤中，以预定的安全余量(MS)来识别该第一个频率值。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，该方法在检测装置(4)通电时实施。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，该方法在自该方法上次实施以来温度变化超过预定极限时实施。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，该方法按预定周期周期性地实施。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法在检测装置(4)通电时实施。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法在自该方法上次实施以来温度变化超过预定极限时实施。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法按预定周期周期性地实施。
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